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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Auswerteeinrichtung zur Ermittlung eines Abstandes eines Objekts auf Basis einer Schwebungsfrequenz, sowie auch eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abstandsermittlung eines Objekts. Die Erfindung kann zur Ermittlung von Abständen sowohl bewegter als auch unbewegter Objekte und insbesondere zur Ermittlung der Topographie bzw. Form eines räumlich ausgedehnten dreidimensionalen Objekts verwendet werden.
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Stand der Technik
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Zur optischen Abstandsmessung von Objekten ist u.a. ein auch als LIDAR bezeichnetes Messprinzip bekannt, bei welchem ein optisches Signal zu dem betreffenden Objekt hin ausgestrahlt und nach an dem Objekt erfolgter Rückreflexion ausgewertet wird. In der Praxis kommen sowohl laufzeitbasierte Messsysteme (TOF-LIDAR-Messsysteme, TOF = „time of flight“), bei denen direkt die Laufzeit des Laserlichts zum jeweiligen Objekt und zurück gemessen wird, als auch FMCW-LIDAR-Messsysteme mit Verwendung eines frequenzmodulierten FMCW-Lasers (FMCW= „frequency-modulated continuous wave“) zum Einsatz.
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7a zeigt lediglich in schematischer Darstellung einen für sich bekannten prinzipiellen Aufbau, in welchem ein von einer Lichtquelle 710 ausgesandtes Signal 711 mit zeitlich veränderter Frequenz (auch als „Chirp“ bezeichnet) in zwei Teilsignale aufgespalten wird, wobei diese Aufspaltung z.B. über einen nicht dargestellten Strahlteiler (z.B. einen teildurchlässigen Spiegel oder einen faseroptischen Splitter) erfolgt. Die beiden Teilsignale werden über einen Signalkoppler 745 gekoppelt und an einem Detektor 750 einander überlagert, wobei das erste Teilsignal als Referenzsignal 722 ohne Reflexion an dem mit „740“ bezeichneten Objekt zum Signalkoppler 745 und zum Detektor 750 gelangt. Das zweite am Signalkoppler 745 bzw. am Detektor 750 eintreffende Teilsignal verläuft hingegen als Messsignal 721 über einen optischen Zirkulator 720 und einen Scanner 730 zum Objekt 740, wird von diesem zurückreflektiert und gelangt somit im Vergleich zum Referenzsignal 722 mit einer Zeitverzögerung und entsprechend veränderter Frequenz zum Signalkoppler 745 und zum Detektor 750. Über eine Auswerteeinrichtung 760 wird das vom Detektor 750 gelieferte Detektorsignal ausgewertet, wobei die zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasste, im Diagramm von 7b dargestellte Differenzfrequenz 731 zwischen Messsignal 721 und Referenzsignal 722 charakteristisch für den Abstand des Objekts 740 von der Messvorrichtung bzw. der Lichtquelle 710 ist.
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Gemäß 7b kann dabei zum Erhalt zusätzlicher Information hinsichtlich der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Objekt 740 und der Messvorrichtung bzw. der Lichtquelle 710 der zeitabhängige Frequenzverlauf des von der Lichtquelle 710 ausgesandten Signals 711 auch so beschaffen sein, dass zwei Abschnitte vorliegen, in denen die zeitliche Ableitung der von der Lichtquelle 710 erzeugten Frequenz zueinander entgegengesetzt ist.
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Ein in der Praxis auftretendes Problem ist, dass die für die Abstandsermittlung zu bestimmende Schwebungsfrequenz im Überlagerungssignal aus dem am Objekt reflektierten Messsignal und dem nicht am Objekt reflektierten Referenzsignal umso größer ist, je weiter das betreffende Objekt entfernt ist. Die Erfassung von Objektabständen in der Größenordnung von 100m oder mehr macht somit auch die Messung entsprechend hoher Schwebungsfrequenzen erforderlich, was wiederum entsprechend hohe Anforderungen an den zur Verarbeitung bzw. Umwandlung des vom Detektor erfassten Überlagerungssignals jeweils eingesetzten Analog-Digital-Wandler sowie die weitere Elektronik zur Digitalsignal-Verarbeitung zur Folge hat. Dies kann im Ergebnis in unerwünschter Weise zu einem erhöhten Energieverbrauch insbesondere des Analog-Digital-Wandlers sowie zu einem erhöhten Kostenaufwand für die eingesetzten Elektronikkomponenten führen, was insbesondere in Kraftfahrzeug-Anwendungen oder Roboteranwendungen nachteilig ist.
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Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf
US 2016/0299228 A1 verwiesen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Auswerteeinrichtung zur Ermittlung eines Abstandes eines Objekts auf Basis einer Schwebungsfrequenz, sowie auch eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abstandsermittlung eines Objekts bereitzustellen, welche eine möglichst genaue Abstandsmessung auch bei größeren Objektabständen (von größenordnungsmäßig 100m oder mehr) mit vertretbarem Energie- und Kostenaufwand ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch die Auswerteeinrichtung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 bzw. die Vorrichtung und das Verfahren gemäß den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche 8 bzw. 9 gelöst.
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Eine erfindungsgemäße Auswerteeinrichtung zur Ermittlung eines Abstandes eines Objekts auf Basis einer Schwebungsfrequenz eines von einem Detektor erfassten Signals, wobei dieses Signal durch Überlagerung eines aus einem optischen Signal mit zeitlich variierender Frequenz hervorgegangenen, an dem Objekt reflektierten Messsignals und eines nicht an dem Objekt reflektierten Referenzsignals erzeugt ist, weist auf
- - einen ersten Analog-Digital-Wandler, welcher auf Basis des vom Detektor erfassten Signals ein erstes Digitalsignal erzeugt;
- - eine Digitalsignal-Verarbeitungseinheit zur Ermittlung der Schwebungsfrequenz auf Basis dieses ersten Digitalsignals; und
- - eine Einheit zur Bestimmung eines Frequenzbereichs mit erhöhter Signalstärke in einem dem ersten Analog-Digital-Wandler vom Detektor zugeführten Signal.
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Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, bei der Abstandsermittlung in einem FMCW-LIDAR-System (unter Verwendung eines frequenzmodulierten FMCW-Lasers, FMCW= „frequency-modulated continuous wave“) die Erfassung auch größerer Objektabstände (von z.B. größenordnungsmäßig 100m oder mehr) und Verarbeitung entsprechend hoher Schwebungsfrequenzen mit geringeren Anforderungen an die vom Analog-Digital-Wandler zur Umwandlung des vom Detektor erfassten Signals bereitzustellende Abtastrate zu realisieren.
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Insbesondere beinhaltet die vorliegende Erfindung das Konzept, einen vergleichsweise „langsamen“ Analog-Digital-Wandler (welcher z.B. eine Abtastrate von maximal 100MHz, insbesondere maximal 50MHz aufweisen kann) in Kombination mit einer weiteren Einheit einzusetzen, wobei diese weitere Einheit einen Frequenzbereich mit erhöhter Signalstärke in dem diesem Analog-Digital-Wandler jeweils vom Detektor zugeführten Signal bestimmt.
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Dabei liegt der Erfindung u.a. die Überlegung zugrunde, dass zur Bestimmung vergleichsweise hoher Schwebungsfrequenzen (von z.B. größenordnungsmäßig 100MHz) auch ein vergleichsweise „langsamer“ Analog-Digital-Wandler einsetzbar ist (welcher insbesondere eine geringere Abtastrate als die typischerweise aufgrund des „Abtasttheorems“ zu fordernde Abtastrate von 200MHz aufweisen kann), sofern - wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung - zusätzlich (in der vorstehend genannten Einheit) festgestellt wird, in welchem Frequenzbereich bzw. in welchem aus einer Mehrzahl von Frequenzbändern die jeweilige Signalenergie konzentriert ist. Diese zusätzliche Feststellung bzw. Identifizierung des den hauptsächlichen Energieanteil aufweisenden Frequenzbereichs ermöglicht es nämlich wiederum, einen grundsätzlich durch die „Verletzung“ des Abtasttheorems verursachten „Aliasing“-Fehler hinsichtlich der Schwebungsfrequenz-Berechnung zu eliminieren.
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Dabei nimmt die Erfindung bewusst hinsichtlich der o.g. zusätzlichen Einheit zur Bestimmung des Frequenzbereichs mit erhöhter Signalstärke in dem jeweiligen, dem Analog-Digital-Wandler vom Detektor zugeführten Signal einen erhöhten konstruktiven Aufwand für den Analogteil innerhalb der Auswerteeinrichtung, etwa für den Einsatz einer Filterbank (aus Bandpass- oder Tiefpassfiltern) sowie zugehöriger Signalstärkemesseinrichtungen, in Kauf. Im Gegenzug wird erfindungsgemäß jedoch der Energie- und Kostenaufwand auf Seiten des o.g. Analog-Digital-Wandlers und der nachgeschalteten digitalen Signalverarbeitung erheblich reduziert mit der Folge, dass im Ergebnis der insgesamt in dem Elektronikteil der LIDAR-Vorrichtung verursachte Energie- und Kostenaufwand im Vergleich zum Einsatz eines schnelleren Analog-Digital-Wandlers (mit einer das Abtasttheorem nicht verletzenden Abtastrate von z.B. 200 MHz) signifikant verringert wird.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Einheit zur Bestimmung eines Frequenzbereichs mit erhöhter Signalstärke eine Filterbank aus einer Mehrzahl von frequenzselektiven Filtern oder eine Mischerbank aus einer Mehrzahl von Mischern auf.
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Gemäß einer Ausführungsform ist jedem dieser Filter bzw. Mischer eine Signalstärkemesseinrichtung zugeordnet, welche die Signalstärke in jeweils einem Frequenzbereich bestimmt.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Auswerteeinrichtung einen zweiten Analog-Digital-Wandler auf, welcher ein die jeweilige Signalstärke in diesen Frequenzbereichen repäsentierendes zweites Digitalsignal der Digitalsignal-Verarbeitungseinheit zuführt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung für einen Frequenzbereich ausgelegt, welcher Schwebungsfrequenzen umfasst, die Objektabständen von mehr als 100m, weiter insbesondere von mehr als 200m entsprechen (zusätzlich zu Schwebungsfrequenzen, welche geringeren Objektabständen entsprechen).
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Gemäß einer Ausführungsform ist eine mit der Digitalsignal-Verarbeitungseinheit ermittelbare Schwebungsfrequenz wenigstens um einen Faktor 2, insbesondere wenigstens um einen Faktor 3, weiter insbesondere wenigstens um einen Faktor 4 größer als die maximale Abtastrate des ersten Analog-Digital-Wandlers.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der erste Analog-Digital-Wandler eine Abtastrate von maximal 100MHz, insbesondere von maximal 50MHz, auf.
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Die Erfindung betrifft weiter auch eine Vorrichtung zur Abstandsermittlung eines Objekts, mit
- - einer Lichtquellen-Einheit zum Aussenden eines optischen Signals mit zeitlich variierender Frequenz; und
- - einer Auswerteeinrichtung zur Ermittlung eines Abstandes des Objekts auf Basis eines aus dem Signal hervorgegangenen, an dem Objekt reflektierten Messsignals und eines nicht an dem Objekt reflektierten Referenzsignals;
- - wobei die Auswerteeinrichtung eine Auswerteeinrichtung mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen ist.
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Weiter betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Abstandsermittlung eines Objekts, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- - Aussenden, unter Verwendung einer Lichtquellen-Einheit, eines optischen Signals mit zeitlich variierender Frequenz; und
- - Ermitteln eines Abstandes des Objekts auf Basis eines des an dem Objekt reflektierten, aus dem optischen Signal hervorgegangenen Messsignals und eines nicht an dem Objekt reflektierten Referenzsignals;
- - wobei das Verfahren unter Verwendung einer Auswerteeinrichtung mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen durchgeführt wird.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Auswerteeinrichtung in einer ersten Ausführungsform;
- 2-3 Diagramme zur Erläuterung möglicher weiterer Ausgestaltungen der Auswerteeinrichtung von 1;
- 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Auswerteeinrichtung in einer zweiten Ausführungsform;
- 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Auswerteeinrichtung in einer dritten Ausführungsform;
- 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der möglichen Ausgestaltung eines in einer erfindungsgemäßen Auswerteeinrichtung einsetzbaren Signalstärkemesseinrichtung; und
- 7a-7b schematische Darstellungen zur Erläuterung von Aufbau und Wirkungsweise einer herkömmlichen Vorrichtung zur Abstandsermittlung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Weiteren werden Aufbau und Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen in 1-6 beschrieben.
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1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Auswerteeinrichtung zur Ermittlung eines Abstandes eines Objekts auf Basis einer Schwebungsfrequenz. Die erfindungsgemäße Auswerteeinrichtung kann in einer LIDAR-Vorrichtung mit dem eingangs anhand von 7a beschriebenen Aufbau (anstelle der dortigen Auswerteeinrichtung 760) zum Einsatz kommen.
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Dabei ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf eine bestimmte Ausgestaltung des in dieser LIDAR-Vorrichtung vorhandenen Scanners („730“ in 7a) oder überhaupt auf das Vorhandensein eines Scanners beschränkt ist. Vielmehr ist die Erfindung auch bereits bei einer einzigen Abstandsmessung vorteilhaft einsetzbar, da erfindungsgemäß der durch die Verarbeitung von mit hohen Objektabständen (von z.B. größenordnungsmäßig 100m oder mehr) einhergehenden hohen Schwebungsfrequenzen verursachte Energie- sowie Kostenaufwand bereits bei einer einzigen Abstandsmessung reduziert wird. Der erfindungsgemäße Effekt der Energie- und Kosteneinsparung kommt darüber hinaus aber auch bei einer scannenden Abstandsermittlung und weiter insbesondere auch bei einer zur Realisierung hoher Scan- bzw. Pixelraten vorgenommenen Parallelisierung der Abstandsmessung (im Sinne einer simultanen Erzeugung von mehreren, auf das Objekt gelenkten Messsignalen) vorteilhaft zur Geltung.
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Gemäß 1 verläuft der Signalweg optischer Signale 101, (d.h. Mess- bzw. Referenzsignal) über einen Detektor 105 (entsprechend dem Detektor 750 von 7a), einen Verstärker 106 sowie einen optionalen Tiefpassfilter 107 zunächst zu einem ersten Analog-Digital-Wandler 110. Über den Tiefpassfilter 107 wird das Frequenzspektrum der zu bestimmenden Schwebungsfrequenzen nach oben beschränkt und es wird vorgegeben, welche maximalen Objektabstände ausgewertet werden sollen.
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Den im Weiteren beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ist gemeinsam, dass der an dieser Stelle eingesetzte Analog-Digital-Wandler relativ zu der zu verarbeitenden Schwebungsfrequenz eine vergleichsweise niedrige Abtastrate besitzt und insoweit als Analog-Digital-Wandler mit nur „mittlerer Geschwindigkeit“ bzw. Abtastrate bezeichnet werden kann. In einem konkreten Ausführungsbeispiel kann der Frequenzbereich der in der LIDAR-Vorrichtung zu bestimmenden Schwebungsfrequenzen je nach den zu erfassenden Objektabständen (von z.B. größenordnungsmäßig 100m) 100MHz betragen. Dabei ist der Zusammenhang zwischen Objektabstand d und Schwebungsfrequenz f
b gegeben durch
wobei κ die Chirprate der Frequenzdurchstimmung und c die Lichtgeschwindigkeit bezeichnen.
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Anstelle jedoch in herkömmlicher Weise (und unter Berücksichtigung des „Abtasttheorems“) eine Abtastrate des Analog-Digital-Wandlers 110 von wenigstens dem Zweifachen dieser maximal zu erfassenden Schwebungsfrequenz (d.h. im o.g. Beispiel eine Abtastrate von wenigstens 200MHz) zu wählen, weist der Analog-Digital-Wandler 110 eine geringere Abtastrate von z.B. 50MHz auf.
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Um nun einen mit dieser, zur Erfüllung des Abtasttheorems an sich „zu geringen“ Abtastrate einhergehenden „Aliasing-Fehler“ zu eliminieren, weist die erfindungsgemäße Auswerteeinrichtung weiter eine Einheit 125 zur Bestimmung eines Frequenzbereichs mit erhöhter Signalstärke in dem dem Analog-Digital-Wandler 110 vom Detektor 105 zugeführten Signal auf. Diese Einheit 125 umfasst im Ausführungsbeispiel von 1 u.a. eine Filterbank aus einer Mehrzahl von (z.B. vier oder auch mehr oder weniger) frequenzselektiven Filtern 121, 122, 123, 124 sowie diesen Filtern jeweils nachgeordnete Signalstärkemesseinrichtungen 131, 132, 133 bzw. 134.
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Die frequenzselektiven Filter 121-124 wiederum sind im Ausführungsbeispiel von 1 als Bandpassfilter ausgestaltet, wobei der jeweilige Durchlassbereich des ersten Filters 121 zwischen 0Hz und 25MHz, der Durchlassbereich des zweiten Filters 122 zwischen 25MHz und 50MHz, der Durchlassbereich des dritten Filters 123 zwischen 50MHz und 75MHz und der Durchlassbereich des vierten Filters 124 zwischen 75MHz und 100MHz liegen kann.
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Eine mögliche schaltungstechnische Implementierung der Signalstärkemesseinrichtungen 131-134 ist 6 gezeigt. Demnach können die Signalstärkemesseinrichtungen insbesondere einen Dioden-Gleichrichter 600 und einen nachgeschalteten Tiefpassfilter 610 umfassen, wobei sie als vergleichsweise einfaches Analog-Schaltungsbauteil auf einem Halbleiterchip auf Siliziumbasis hergestellt sein können.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 1 sowie ferner auf 3a-3d ermöglicht es nun erfindungsgemäß die u.a. aus den frequenzselektiven Filtern 121-124 und den jeweils zugeordneten Signalstärkemesseinrichtungen 131-134 aufgebaute Einheit 125, für das dem Analog-Digital-Wandler 110 zugeführte Signal zu ermitteln, in welchem Frequenzbereich die Energie bzw. Signalstärke konzentriert ist. Im Beispiel von 3a einer tatsächlichen Schwebungsfrequenz von 20MHz ergibt die Signalstärkemessung, dass die Energie bzw. Signalstärke innerhalb des (vom ersten Filter 121 abgedeckten) ersten Frequenzbandes liegt. Während in diesem Szenario noch kein „Aliasing-Fehler“ auftritt, kann erfindungsgemäß ein jeweils in den weiteren Szenarien von 3b-3d auftretender „Aliasing-Fehler“ eliminiert und somit die tatsächliche Schwebungsfrequenz korrekt bestimmt werden. 3b zeigt hierzu ein Szenario mit einer Schwebungsfrequenz von 28MHz, wobei in diesem Falle die größte Signalstärke für das (vom zweiten Filter 122 abgedeckte) zweite Frequenzband ermittelt wird. Gemäß 3b wird für eine tatsächliche Schwebungsfrequenz von 73MHz die größte Signalstärke für das (vom dritten Filter 123 abgedeckte) dritte Frequenzband ermittelt. Gemäß 4 wird für eine tatsächliche Schwebungsfrequenz von 99MHz die größte Signalstärke für das (vom vierten Filter 124 abgedeckte) vierte Frequenzband ermittelt. Im Ergebnis kann somit trotz des Einsatzes eines Analog-Digital-Wandlers 110 von lediglich „mittlerer“ Abtastrate bzw. Geschwindigkeit - und somit bei entsprechend reduziertem Energieverbrauch - eine korrekte Bestimmung der Schwebungsfrequenz und damit auch eine korrekte Abstandsermittlung realisiert werden, indem zusätzlich die von der Einheit 125 bereitgestellte Information herangezogen wird, in welchem Frequenzband die jeweils größte Signalstärke liegt bzw. konzentriert ist.
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Zur Implementierung der vorstehend erläuterten Bestimmung der korrekten Schwebungsfrequenz weist gemäß 1 die Auswerteeinrichtung eine Digitalsignal-Verarbeitungseinheit 150 auf, welcher sowohl das Signal des ersten Analog-Digital-Wandlers 110 als auch ein von einem zweiten Analog-Digital-Wandler 140 bereitgestelltes Signal, das die aktuelle Signalstärke in den verschiedenen Frequenzbändern repräsentiert, zugeführt werden. In der Digitalsignal-Verarbeitungseinheit 150 werden diese Signale über eine Datenerfassungs- und Zeitsteuerungseinheit 151 geführt, wobei das Signal des ersten Analog-Digital-Wandlers 110 einer Einheit 152 zur Schwebungsfrequenzberechnung und das Signal des zweiten Analog-Digital-Wandlers 140 einer Einheit 153 zur Auswahl des betreffenden, die maximale Signalstärke aufweisenden Frequenzbandes zugeführt werden. In einer im Signalweg nachfolgenden Entscheidungseinheit 154 wird der „Aliasing-Fehler“ eliminiert, und die tatsächliche Schwebungsfrequenz wird als Ausgangswert 155 ausgegeben. Der Analog-Digital-Wandler 140 und die Einheit 153 sind gemäß 1 ebenfalls der Einheit 125 zugehörig.
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In Ausführungsformen der Erfindung kann es auch vorteilhaft sein, die Anzahl der (durch die Filter der Filterbank unterschiedenen) Frequenzbänder größer zu wählen als die Anzahl der „Aliasing-Bereiche“ (d.h. derjenigen Frequenzbereiche, unter denen die Auswahl des Frequenzbereichs mit erhöhter bzw. maximaler Signalstärke zu treffen ist). Hierdurch können z.B. die an die einzelnen Filter zu stellenden (Steilheits-)Anforderungen im Frequenzgang reduziert werden. Des Weiteren ist darauf hinzuweisen, dass innerhalb der Einheit 125 keine exakte Frequenzbestimmung (im Sinne einer Ermittlung derjenigen Frequenz mit maximaler Signalstärke) gefordert ist, sondern lediglich die Entscheidung ermöglicht werden soll, in welchem Signalband die maximale Signalstärke vorliegt. 2a zeigt ein Beispiel für eine Einteilung in Frequenzbänder, für welche die maximale Signalstärke zu bestimmen ist. Eine Konfiguration der Filter in der Einheit 125 gemäß dem Beispiel in 2a würde die Bestimmung von Schwebungsfrequenzen bis 100MHz mit einem ersten Analog-Digital-Wandler 110 mit einer Abtastrate von lediglich 50MHz erlauben. 2b zeigt eine alternative Konfiguration für die Filter in der Einheit 125.
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4 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Auswerteeinrichtung, wobei im Vergleich zu 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „300“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Die Ausführungsform von 4 unterscheidet sich von derjenigen aus 1 dadurch, dass anstelle von Bandpassfiltern 121-124 Tiefpassfilter 421-424 eingesetzt werden, wobei diesen Tiefpassfiltern 421-424 wiederum unterschiedliche Filterfrequenzen f1, f2, f3 bzw. f4 zugeordnet sind. Wenn beispielsweise die ersten drei Tiefpassfilter 421-423 bzw. die diesen nachgeordneten Signalstärkemesseinrichtungen 431-433 ansprechen bzw. dort ein entsprechender Signalausschlag nachgewiesen wird, jedoch die dem vierten Tiefpassfilter 424 zugeordnete Signalstärkemesseinrichtung 434 nicht mehr „anschlägt“, wird gefolgert, dass die Signalstärke des dem Analog-Digital--Wandler 410 zugeführten Signals im Frequenzbereich zwischen der Frequenz f3 und der Frequenz f4 konzentriert ist, etc. Der vierte Tiefpassfilter 424 kann in Ausführungsformen auch entfallen, wenn der Signalstärkemesseinrichtung 434 die volle Bandbreite zugeführt werden soll.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform, wobei wiederum im Vergleich zu 4 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „100“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Die Ausführungsform von 5 unterscheidet sich von derjenigen aus 4 dadurch, dass anstelle einer Filterbank eine Anordnung von Mischern 522-524 mit jeweils nachgeordneten Tiefpassfiltern 562-564 und Signalstärkemesseinrichtungen 532-534 vorgesehen sind.
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Die Kombination aus Mischern, Tiefpassfiltern und Signalstärkemesseinrichtungen dient ebenfalls dazu, festzustellen, in welchem Teilband die höchste Signalenergie vorliegt. Durch die Mischung wird erreicht, dass Signalanteile von einem höheren Frequenzbereich hin zu einem niedrigeren Frequenzbereich verschoben werden, z.B. beginnend bei Null bis hin zu einer Bandbreite eines gedachten Subbandes. Über die Mischerfrequenz kann gesteuert werden, welcher Frequenzbereich zu geringen Frequenzen hin (beginnend bei Null) verschoben wird. Werden die Mischerfrequenzen der Mischer beispielsweise so gewählt, dass sie mit den Mittenfrequenzen der Bandpassfilter des Ausführungsbeispiels in 1 übereinstimmen, kann mit der Struktur in 5 analog zu 1 festgestellt werden, in welchem Frequenzbereich die höchste Signalenergie vorliegt.
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Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2016/0299228 A1 [0006]
